多煤层开采覆岩结构演化规律及矿压控制研究

发布时间：2023-04-06 23:11

　　煤层群开采在我国多数矿区普遍存在,如新汶矿区、平顶山矿区、西山矿区、淮南矿区、大同矿区、井陉矿区等。煤层群开采后其顶板多次损伤破坏,顶板结构及破裂范围与单层煤开采不同,破断的顶板将通过遗留煤柱向下传递压力,造成底部煤层工作面附近应力场发生改变,在下煤层开采时部分区域压力增大,工作面易出现压架、倒架等现象,而且可能会诱发冲击地压等动力灾害事故发生。大同矿区多个矿井属于侏罗系煤层开采,侏罗系赋存煤层较多,间距较小,且煤层顶板一般为坚硬的整体砂岩或砂砾岩,属典型的坚硬顶板条件下的煤层群开采。本文以大同矿区晋华宫煤矿开采为例,采用理论分析、室内试验、数值模拟及现场测试等研究方法,对多煤层开采覆岩结构演化规律及灾害防治进行了研究。论文主要研究内容及取得的创新成果如下:(1)通过岩石单轴压缩、三轴压缩及声发射试验,基于岩石破裂展布分形特征对Hoek-Brown强度准则进行了修正,得到了不同破裂条件下岩石试件表面裂纹的分维数,为揭示多煤层开采覆岩破裂演化力学机理奠定了基础。(2)采用相似材料模拟和基于修正Hoek-Brown准则的数值模拟,研究了多煤层开采顶板破断结构演化规律、下部煤层不同采高及间隔...

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 需进一步研究的问题
    1.4 论文研究内容与技术路线
2 大尺度岩体破裂的HOEK-BROWN准则修正
    2.1 现场生产地质条件及岩石试样钻取
    2.2 室内试验方案
    2.3 岩石裂纹分维数的计算
    2.4 岩石常规压缩试验结果
    2.5 HOEK-BROWN准则的修正
    2.6 本章小结
3 多煤层开采上覆坚硬岩层破断结构演化规律
    3.1 多煤层开采覆岩破断结构相似材料模拟
    3.2 多煤层覆岩破裂结构数值模拟
    3.3 多煤层开采煤柱应力演化规律
    3.4 不同影响因素下顶板破断高度演化规律
    3.5 本章小结
4 多煤层破断顶板群结构演化及压力传递模型
    4.1 引言
    4.2 多煤层破断顶板群结构演化模型
    4.3 多煤层开采时破断顶板发育扩展高度计算
    4.4 煤柱-覆岩破断结构作用下底部煤层工作面支架压力计算
    4.5 本章小结
5 多煤层开采矿压显现及防治技术
    5.1 侏罗系下部煤层工作面矿压及超前支承压力显现规律
    5.2 侏罗系下部煤层工作面矿压控制技术
    5.3 本章小结
6 主要结论及展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
致谢
博士在读期间主要科研成果
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本文编号：3784596